變電站綜合自動化技術發展趨勢研究

貴州萬峰電力股份有限公司 丁 媛

變電站綜合自動化技術發展趨勢研究

貴州萬峰電力股份有限公司 丁 媛

近年來，隨著科學技術的迅速發展，我國電力系統已逐漸進入計算機控制時代，變電站綜合自動化系統已代替了傳統的變電站二次系統，并且成為了當前電力系統主要發展趨勢。此背景下，本文首先分析了變電站綜合自動化系統及其結構組成，其次對變電站綜合自動化系統的功能進行了一定的闡述，最后探討了綜合自動化技術在某110kV變電站的應用及其發展趨勢，以供參考。

綜合自動化技術；變電站；應用

1 變電站綜合自動化系統及其結構組成

1.1 變電站綜合自動化系統概述

1.1.1 變電站

在電力系統中，變電站具有十分重要的作用，其能夠發揮變化電壓等級、匯集配送電能的效果，變電站往往由主變壓器、斷路器以及母線等相關機械設備組成。同時，變電站系統常由一次、二次系統構成，其中，一次系統具備傳輸、分配電能以及變換電壓的作用，二次系統能夠對一次設備以及經過的電流進行測量與監視，并且還具有故障告警與控制等分面的作用。

1.1.2 變電站綜合自動化

變電站二次設備主要涉及繼電保護、控制與自動裝置等。從本質上來看，變電站綜合自動化系統即為綜合性的自動化系統。目前，科技的迅速發展，使得計算機技術、現代電子技術等在變電站二次設備中獲得了較為廣泛的運用，其功能在此背景下獲得了重新組合與優化設計，對變電站設備實際運行狀況進行良好的監視、測量、控制與協調。所以，與常規的二次設備相比較，變電站綜合自動化將變電站的二次接線模式做了一定的簡化，使得變電站運行水平與穩定性以及經濟效益得到了一定的提高，并且還可促進變電站設備、系統運維成本的降低。

1.2 變電站綜合自動化系統結構組成

1.2.1 集中式結構

通常情況下，集中式系統包含功能相對強大的計算機，并且還能夠擴充其輸入輸出接口，還可對變電站的模擬量、數字量等信息數據進行集中性采集，然后對采集所獲得的數據信息進行集中計算、處理，從而促進微機監控、保護、自動控制等工作的順利完成。但由于存在計算機硬件水平的影響與限制，在早起的自動化系統中，集中式結構獲得了較多的應用，但其對監控主機性能的要求不高，系統處理能力有限，開發途徑較少，系統開發性、擴展性與可維護性等方面的作用相對較差，抗干擾能力也較差。

1.2.2 集中分布式結構

集中分布式結構的優勢在于其能夠將變電站自動化系統的功能分散到許多臺計算機中進行。通常情況下，分布式系統一般依據功能設計，各功能模塊間一般以網絡技術或串行模式執行數據通信事項。分布式結構的應用能夠為系統的擴展與維護提供幫助，并且具有良好的可靠性，局部故障不會對系統其它模塊的正常運行造成影響。此外，集中分布式結構的安裝方式為集中組屏和分層組屏是，該結構較適用于中低壓變電站。

1.2.3 分布分散式結構

分布分散式結構主要采用“面向對象”設計，所謂面向對象，即為面向電氣一次回路設備或是電氣間隔設備。對于間隔層中的數據、采集、控制單元（I/O單元）與保護單元，通常就地分散安裝在開關柜上或是其他一次設備周圍，相互之間的連接以通信網絡形式進行，并且與監控主機通信。就當前情況來看，在變電站綜合自動化系統中，分布分散式系統結構獲得了十分廣泛的應用，其系統結構如圖1所示。

圖1 分散（層）分布式系統結構

從邏輯方面來看，通過分布分散式結構系統的應用，變電站自動化系統主要涉及以下三層內容：（1）間隔層，可實現就地模擬量、開關量、脈沖量的數據采集、保護與控制操作出口目的。（2）通信層，主要負責下層就地裝置的通信管理，并且與當地監控、遠方調度中心通信。同時，通信層還具備采集、控制與運動的作用，其還能夠通過傳統的脈沖量高速以太網（Ethernet）技術實現通信目的。（3）變電站層，主要任務為站內人機接口、監視、管理、控制等。此系統是現代變電站自動化技術主要發展趨勢，大大減少了連接電纜數量，以及電纜傳送信息的電磁干擾，可靠性較高，維護與擴展也較為便利，大量現場工作均能夠在設備制造廠家一次性完成。

2 變電站綜合自動化系統的功能

2.1 變電站綜合自動化技術的主要內容

（1）對變電站的正常運行情況進行相應的監視與操作，以確保變電站的安全運行。（2）如果處于故障狀態，要想做好瞬態電氣量的采集、監視、控制，應采用繼電保護、故障錄波等方式，并且還可將故障部位及時的、迅速的切除，以在最短的時間內恢復至正常運行狀態。（3）嚴格監視高壓電器設備正常運行情況。（4）對于由變電站采集得到的數據信息，即為原始數據，應將其傳輸至調度中心。此外，如果有特殊需求，還可將其傳輸至檢修中心等部門。

2.2 變電站綜合自動化技術的基本功能

（1）數據采集功能：主要是對模擬量、狀態量以及脈沖量的采集。（2）安全監視功能：主要包括異常監視、越限告警與裝置失電等。（3）自動低周減載、系統自檢功能。（4）能夠對數據進行相應的處理，并且還能夠將處理之后的數據進行良好的存儲。（5）故障處理功能：主要為故障記錄、錄波、測距功能。（6）人機聯系功能：顯示畫面和數據、輸入數據、人工控制操作、診斷與維護。

3 綜合自動化技術在某110kV變電站的應用

3.1 保護技術

對于集中配屏模式，其主要包括控制、保護功能，對二次回路涉及進行了大幅的簡化操作，是目前國內新建設的變電站中應用較為廣泛的模式占比已，具有十分成熟的運行經驗。此外，集中配屏模式包括綜合自動化保護屏，可大幅提高該110kV變電站設備的綜合自動化水平與管理水平。

3.2 監控技術

該110kV變電站監控技術主要運用微機監控系統進行，標準采用集控站技術標準，通過有效融合本地后臺監控、集控站系統，促進了信息資源功效目標的實現，并且推動了變電站保護、控制、監測等綜合自動化作用的發揮，使得數據采集、處理等目標的實現成為可能。

3.3 微機電力故障錄波技術

通過相關研究發現，微機電力故障錄波器往往具有高速故障記錄、故障動態過程記錄以及長過程記錄這三項動態記錄作用。該110kV變電站的110kV系統、35kV系統中分別安裝了一套微機電力故障錄波器，可在做好數據采樣操作之后，利用計算機軟件來判斷各項功能與作用，從而為電網故障分析工作的順利進行提供依據。

4 變電站綜合自動化發展趨勢

對于變電站綜合自動化發展趨勢，主要體現在以下幾方面：（1）保護監控一體化，例如110KV的線路間隔與主變三側，主要采用此種技術措施進行，此類技術的優勢在于功能可依據一次單元集中化，進而保證有關信息采集、設備狀態控制操作的穩定性，使得設備性能效率得到了大幅提升。（2）人機操作界面接口統一化與無線化運行，主要適用于無人無建筑的小變電站。（3）防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規范化、離線模擬化，以不斷完善綜合自動化技術系統，保障電力系統運行的優質、安全性與經濟性，為電力自動化水平的提升奠定良好的基礎，并重點突出我國能源與結構的主導地位及作用。

5 結語

綜上所述，在變電站正常運行過程中，通過綜合自動化技術的合理應用，能夠妥善解決原有變電站監視、控制方面存在的問題，從而提升電力系統的安全性與可靠性。此外，通過綜合自動化技術的應用，還能夠降低變電站運行成本，為廣大居民提供更加優質的電力服務，促進我國電力行業的持續發展。

[1]龐軍強.變電站綜合自動化技術的發展動態[J].自動化應用,2010(04): 49-50.

[2]張杰.變電站綜合自動化系統技術研究[J].數字技術與應用,2010(11):4-4.